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1、第2讲 酶的应用和生物技术在其他方面 的应用 一 果胶酶在果汁生产产中的作用 1 果胶酶 1 组组成 包括多聚半乳糖醛醛酸酶 果胶分解酶和 等 是分解果胶的 的总总称 2 作用 分解果胶为为可溶性的 瓦解 使浑浊浑浊 的果汁变变得 增加出汁量 果胶酯酯酶 一类类酶 半乳糖醛醛酸植物细细胞壁和胞间间 层层 澄清 2 酶的活性与影响酶活性的因素 1 酶的活性 指酶催化一定化学反应应的能力 可用 来 表示 2 影响酶活性的因素 温度 pH和 等 反应应速度 酶的抑制剂剂 3 探究温度和pH对对酶活性的影响 1 实验实验 原理 果胶酶活性受温度和pH的影响 处处于 和 时时 活性最高 果肉的出汁率 果
2、汁的澄清度与果胶酶活性大小呈 相关 2 实验结实验结 果 温度和pH在很大程度上对对酶的 会产产生 影响 过过高或过过低都会影响酶活性 最适温度最适pH 空间结间结 构 正 4 探究果胶酶用量的实验设计实验设计 1 实验实验 原理 在一定的条件下 随着酶浓浓度的增加 果汁的体积积 当酶的浓浓度达到一定值值后 再增加酶的用量 果汁的体积积 此值值就是果胶酶的最适用量 2 变变量分析 本实验实验 的自变变量是 因变变量可以用果肉 的 或 体现现 增加 不变变 酶的用量 出汁率果汁的澄清度 3 实验结实验结 果 榨出的果汁量与果胶酶用量的关系 或反应应速率 与酶用量的关系 如图图 二 胡萝萝卜素的提
3、取 1 胡萝萝卜素性质质 微溶于乙醇 石油醚醚等有 机溶剂剂 2 提取方法及流程 1 方法 法 最适宜作萃取剂剂 2 实验实验 流程 胡萝萝卜 粉碎 萃取 浓缩浓缩 胡萝萝卜素 3 鉴鉴定方法 法 不溶于水易溶于 萃取石油醚醚 干燥过滤过滤 纸层纸层 析 三 菊花的组织组织 培养 MS固体 灭灭菌 70 的酒精 0 1 的氯氯化汞无菌水 3 接种 始终终在 旁进进行 对对接种工具要用 灭灭 菌 将菊花茎段插入培养基中时时注意 4 培养与移栽 在18 22 的 中培养 得到试试管苗后 进进行移栽 酒精灯火焰灼烧烧 不要倒插 无菌箱 四 血红红蛋白的提取和分离实验实验 1 常用的分离方法 法 凝胶
4、电电泳法等 2 基本原理 1 凝胶色谱谱法 也称 是根据 分离蛋白质质的有效方法 2 电电泳 利用待分离样样品中各种分子 的差异以及分子 本身的大小 的不同 使带电带电 分子产产生不同的迁移速度 凝胶色谱谱 分配色谱谱法相对对分子质质量的大小 带电带电 性质质 形状 3 血红蛋白的分离过程 血红红蛋白 透析 较较小 凝胶色谱谱 SDS 聚丙稀酰酰胺凝胶电电泳 1 2012新课标课标 全国卷 T39 4 在植物组织组织 培养中 为为了诱导诱导 菊花试试管苗生根 培养基中一般不加入IAA 分析 在植物组织培养中 为了诱导菊花试管苗生根 培养基中 一般加入生长素 IAA 2 2011江苏苏高考 T1
5、5B 在酶的制备备和应应用中 透析 电电泳和 酸解等方法常用于酶的分离和纯纯化 分析 绝大多数酶的化学本质是蛋白质 所以透析和电泳法可用 于酶的分离和纯化 但酸解会破坏酶的结构 3 2011广东东高考 T5A 洗涤红细涤红细 胞时时 使用生理盐盐水可防止红红 细细胞破裂 分析 用生理盐水洗涤红细胞除去杂蛋白 由于生理盐水和红细 胞内的渗透压相等 可防止红细胞破裂 4 2011江苏苏高考 T16B 在植物组织组织 培养中 二倍体植株的花 粉经经脱分化与再分化后得到稳稳定遗传遗传 的植株 分析 二倍体植株的花粉细胞中只含有一个染色体组 培养得到 的个体为单倍体 高度不育 其幼苗需用秋水仙素或低温处
6、理后 才能稳定遗传 5 2011上海高考 T22C 在植物组织组织 培养中 以花粉作为为外植 体可得到单单倍体植株 分析 以单个花粉粒作为外植体进行离体培养 由于花粉是经过 减数分裂形成的 细胞内染色体数目已减半 诱导它发育而成的 植株都是单倍体 6 2011上海高考 T22A 外植体可以来自植物的任何细细胞 分析 用于组织培养的外植体来自于离体的器官 组织中含有 细胞核的活细胞 热点考向 1 果胶酶在果汁生产产中的作用 典例1 2013 成都模拟拟 在工业业生产产果汁时时 常常利用果胶 酶破除果肉细细胞壁以提高出汁率 为为了研究温度对对果胶酶活性 的影响 某同学设计设计 了如下实验实验 将果
7、胶酶与苹果泥分装于不同试试管 在10 水浴中恒温处处理 10分钟钟 如图图A 将果胶酶与苹果泥混合 再次在10 水浴中恒温处处理10分钟钟 如图图B 将步骤骤 处处理后的混合物过滤过滤 收集滤滤液 测测果汁量 如图图 C 在不同温度条件下重复以上实验实验 步骤骤 并记录记录 果汁量 结结果 如下表 温度 10203040506070 果汁量 mL8131525151211 根据上述实验实验 请请分析回答下列问题问题 1 果胶酶能破除细细胞壁 是因为为果胶酶可以促进细进细 胞壁中 的水解 2 实验结实验结 果表明 当温度为为 时时果汁量最多 此时时果胶 酶的活性 3 为为什么此实验实验 可以通过
8、测过测 量滤滤出的苹果汁的体积积大小来判 断果胶酶活性的高低 4 下列A B C图图依次表示果胶酶浓浓度一定时时 果胶酶的反应应 速度与反应应物浓浓度 温度 pH之间间的关系 据图图完成下列问题问题 图图A中 反应应物达到某一浓浓度时时反应应速度不再上升的原因是 图图B中 曲线线ab段表明 曲线线bc段表明 将装有果胶酶与反应应物的甲 乙两支试试管分别别放入12 和 90 水浴锅锅中 20分钟钟后取出转转入40 的水浴锅锅中保温 两支 试试管内的反应应是 甲 乙 图图C表示果胶酶浓浓度 反应应物浓浓度 温度等一定时时 果胶酶 催化反应应的速度随pH变变化的曲线线 实验时实验时 可根据 来判 定
9、果胶酶的最适pH 解题题探究 1 上表中果汁量最多时时的温度一定是果胶酶的最适温度吗吗 怎 么探究果胶酶的最适温度 提示 不一定 在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯 度 如5 1 等 进一步探究 2 高温使酶的活性丧丧失后 活性 填 能 或 不能 再恢复 原因是 提示 不能 高温破坏了酶分子的空间结构 对酶造成了不可逆 的破坏 解析 本题主要考查果胶酶的作用及其影响条件 1 果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 2 根据表格可知 40 时果汁量最多 则在此温度时酶活性最 大 3 果胶酶将果胶分解为小分子物质 这些物质可以通过滤纸 苹果汁体积越大 表明果胶酶活性越高 4 酶是生物体内具
10、有催化能力的有机物 绝大多数是蛋白质 其催化效率受反应物浓度 温度 pH等的影响 图A中 当反应物在低浓度范围内增加时 反应速度迅速上升 当反应物达到一定浓度时 随反应物浓度增加 反应速度不再增 加 这是因为酶虽然有高效性 但催化能力也有一定限度 当所 有酶都发挥了最高效能后 反应物浓度再增加 反应速度也不增 加 此时受酶浓度的限制 图B中 从a点到b点曲线上升 这是因为温度升高 酶活性升高 曲线bc段下降 因为温度超过最适温度 酶活性降低 由于甲试管温度较低 所以酶活性较低 反应速度很慢 当转 入40 酶反应的适宜温度 的水浴锅中时 其反应速度迅速增 加 乙试管在90 高温下 酶结构被破坏
11、酶变性失活 当转入 40 的水浴锅中保温时 酶活性也不再恢复 故无催化反应 图C表示当果胶酶浓度 反应物浓度 温度等一定时 果胶酶 催化反应的速度随pH变化的曲线 实验时可根据果汁的量来判 定果胶酶的最适pH 答案 1 果胶 2 40 最高 3 单位时间内得到的果汁越多 说明此反应速度越快 即酶的 活性越高 反之 则酶的活性越低 4 受反应物中酶浓度的限制 果胶酶的活性随温度升高而增大 超过最适温度 酶的活性 随着温度升高而降低 反应速度加快 无催化反应 果汁的量 总结提升 探究影响果胶酶活性因素的注意问题 1 确定果胶酶最适用量的方法 如果随酶浓度的增加 过滤到 的果汁体积也增加 说明酶的用
12、量不足 当酶的浓度增加到某个 值后 再增加酶的用量 过滤到的果汁体积不再改变 说明酶的 用量已经足够 这个值就是酶的最适用量 2 在苹果泥和果胶酶混合之前 一定要保证底物和酶达到所要 求的相同温度或pH条件 避免混合后条件变化 影响实验结果的 可靠性 变变式训练训练 下列有关果胶酶及与果胶酶实验实验 探究有关的叙 述正确的是 A 探究果胶酶的用量时时 pH 温度不影响实验结实验结 果 B 果胶酶包括多聚半乳糖醛醛酸酶 果胶分解酶和葡萄糖异构酶 等 C 应应将果泥与果胶酶先混合均匀后 再放入预设预设 定温度的水浴 锅锅中 D 可以用相同时间时间 内过滤过滤 得到的果汁体积积来定量表示果胶酶 的活
13、性 解析 选D 探究果胶酶的用量实验中 可以将果胶酶的用量 作为单一变量 单位时间内过滤的果汁体积越多 果胶酶的活性 越高 还要严格控制无关变量 如pH 温度等条件保持一致且适 宜 果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶和果胶酯酶等 它与果泥混合前 应先放置在预设定温度的水浴锅中 然后混 合均匀 保证底物和酶在混合时的温度是相同的 避免了果泥和 果胶酶混合时混合物的温度发生变化 从而影响果胶酶的活性 热点考向 2 植物组织组织 培养 典例2 如图图所示为为胡萝萝卜的韧韧皮部细细胞通过过无菌操作接入 试试管后 在一定的条件下形成试试管苗的培育过过程 请请据图图回答 下列问题问题 1 要促进细进细
14、 胞分裂生长长 培养基中应应有营营养物质质和激素 营营 养物质质包括 和小分子有机物 激素包括细细胞分裂素和 两类类植物激素 2 此过过程要无菌操作 主要是指对对 进进行灭灭菌消毒 B 阶阶段需要光照 原因是 3 试试管苗的根细细胞没有叶绿绿素 而叶的叶肉细细胞具有叶绿绿素 这这是基因 的结结果 解题题探究 1 若将题题干中胡萝萝卜的韧韧皮部细细胞换换成其他部位的带带有细细胞 核的完整细细胞 还还能培养成试试管苗吗吗 为为什么 提示 能 因为植物细胞具有全能性 2 若利用菊花茎段进进行组织组织 培养 应该应该 从 阶阶段开始 进进行光照 每日用 照射12 h 提示 A 日光灯 解析 本题综合考
15、查了植物组织培养过程 所需条件等方面 的知识 植物组织培养是将离体的植物组织 器官或细胞接种 到经灭菌的培养基中 培养基含有供组织细胞生长发育所需要 的无机物和小分子有机物 还有供调节细胞脱分化和再分化的 细胞分裂素和生长素 由外植体发育到试管苗 脱分化阶段细 胞进行有丝分裂 再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化 形成试管苗 此阶段需要光照 原因是叶中叶绿素的合成需要光 照条件 答案 1 无机物 或矿质元素 生长素 2 培养基 叶绿素的形成需要光照条件 3 选择性表达 总结提升 影响植物组织培养的因素及成功的关键 1 影响因素 内部因素 材料的选取 外部因素 营养成分的种类及配比 植物激素的
16、用量及使用顺 序 pH 温度 光照等 2 获得成功的关键 植物组织培养所利用的植物材料体积小 抗逆性差 对培养 条件要求较高 培养材料一旦被微生物污染 就会导致实验失败 无菌技术主要包括对操作空间 实验用具的消毒灭菌和实验 材料以及操作者的消毒 变变式训练训练 1958年 美国科学家利用胡萝萝卜韧韧皮部的细细胞培 养产产生完整植株 据表回答 实验组别实验组别1234 激素种类类及 浓浓度关系 6 BA 6 BA IBA 6 BA IBA 6 BA IBA 结结果 组织块产组织块产 生愈伤组伤组 织织 愈伤组织伤组织 分化出芽 愈伤组织伤组织 不断生长长 愈伤组织伤组织 有长长根趋趋 势势 1 6 BA属于 类类激素 其作用是 2 IBA是 类类激素 它在本实验实验 中的作用是 3 在植物组织组织 培养中 脱分化可用的激素组组合是实验实验 和实验实验 中的浓浓度关系 再分化可用的激素组组合是实实 验验 和实验实验 中的激素浓浓度关系 4 植物组织组织 培养基中 除激素外 还还必须须含有 它的成 分应该应该 至少含有 等 5 判断愈伤组织伤组织 是否产产生 依据是看是否产产生了 的 细细胞
